章魚是地球上最聰明的動物之一，也是最奇怪的動物之一。它們擁有的神經元數量與狗大致相同，但這些細胞中有一半以上分佈在滑溜的頭足類動物的八條腕足上，而不是集中在一箇中央大腦中。
正如研究人員在6月8日的《細胞》雜誌上報道的那樣，神經異常現象變得越來越奇怪。他們發現，章魚有能力重新編碼它們的神經元，以響應溫度變化，從而使這些細胞產生不同的蛋白質。就像人們調整衣服以適應外界天氣一樣，章魚編輯它們的RNA，RNA是一種遺傳分子，它攜帶DNA的指令來產生蛋白質——細胞的動力源。研究人員懷疑，當季節變化時，這些“大腦編輯”有助於章魚適應炎熱或寒冷。馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋生物實驗室的生物學家、共同資深作者 Joshua Rosenthal 說，它們這樣做達到了“非凡的程度”。
RNA編輯發生在外部力量啟用體內細胞內某些酶，然後對RNA進行化學改變時。根據這些變化，細胞會產生不同形式或亞型的蛋白質。由於RNA是一種瞬時分子，因此對其攜帶的遺傳資訊所做的任何更改都不是永久性的——從理論上講，這一特性使其成為快速適應不斷變化的環境條件的強大工具。
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在人類中，RNA編輯影響不到3%的基因的蛋白質產生，而 Rosenthal 和他的同事此前發現，所有複雜的頭足類動物——即除鸚鵡螺以外的所有頭足類動物——都可以重新編碼大多數神經蛋白質。
研究人員希望跟進早期的工作，以瞭解哪些因素可能驅動頭足類動物的 RNA 編輯。他們從溫度變化開始，因為這是一個簡單的環境條件，會隨季節甚至每天波動。
科學家們首先收集了十幾只野生加州雙斑章魚 (Octopus bimaculoides)，這是一種基因組已被測序的物種。他們讓這些動物適應裝有溫水或冷水的水箱。幾周後，研究人員檢查了動物基因組中約 60,000 個先前確定的位點，酶在這些位點編輯 RNA。他們發現大約三分之一的位點發生了變化，而且這些變化發生得很快，在幾小時到幾天的時間尺度上。“我們預計會看到這裡那裡有一些位點發生了變化，但事實並非如此，這是一個非常全域性性的現象，”特拉維夫大學物理學家、共同資深作者 Eli Eisenberg 說，他的研究重點是 RNA。
研究小組發現，幾乎所有的變化都是由寒冷引起的。在這些變化中，有一些編碼了特定類別的蛋白質，這些蛋白質參與細胞膜、突觸的功能（傳遞神經元訊號）、自噬（程式性細胞死亡）和鈣的結合（鈣在神經元內發揮各種作用）。研究人員證實，透過編輯後的 RNA 建立的亞型具有改變的功能，但 Eisenberg 說，“我們尚不知道這數千種變化，或其中一些變化，是如何促進適應的。”“瞭解所有協同變化的全域性效應留待未來的研究。”
最後，該團隊還在夏季和冬季收集了野生章魚——包括另一種密切相關的物種，維裡雙斑章魚 (Octopus bimaculatus)。研究人員發現，這些個體表現出與他們在實驗室中測試的加州雙斑章魚相同的溫度跟蹤 RNA 相關變化。
與人類和其他哺乳動物不同，章魚無法調節自身體溫。因此，研究人員懷疑 RNA 編輯在保護無脊椎動物的神經元免受溫度波動的影響方面發揮著作用。“生物體會選擇表達不同的亞型，每種亞型在其自身條件下都更好，”Eisenberg 說。“甚至沒有哺乳動物發生這種情況的例子。”
印第安納大學布盧明頓分校的生物學家 Heather Hundley 沒有參與這項研究，她稱這篇新論文為“真正的傑作”。
她說：“這項工作增加了越來越多的資料，表明 RNA 編輯可以被動態調節。”“雖然以前的工作主要集中在發育和疾病期間的調節，但這項工作表明，RNA 編輯可以作為一種分子手段來適應蛋白質功能，以響應環境溫度的變化。”
Rosenthal、Eisenberg 及其同事計劃繼續這項研究，透過調查可能引發蛋白質產生變化的額外因素，例如 pH 值和氧氣水平或社會環境。“透過 RNA 編輯進行適應的能力有多廣泛？”Rosenthal 說。“有很多有趣的工作要做。”